器官成形素调控果蝇翅芽细胞形貌的研究进展

果蝇翅芽是研究细胞形貌发生的模式系统。在果蝇翅芽的发育过程中,器官成形素由浓度高的区域(成形素表达细胞)向浓度低的区域(接收细胞)移动,形成动态的浓度梯度。器官成形素信号通路的激活调控翅芽细胞的形貌发生、存活、生长和分化。目前已鉴定的在翅芽细胞表达的器官成形素包括Hedgehog(Hh),Decapentaplegic(Dpp)和Wingless(Wg)。结合国际最新研究进展,本文综述了3种器官成形素在翅芽细胞形貌发生过程中的重要作用,讨论了细胞形貌发生的分子机制。     

非细胞自主性转录因子对植物分生组织发育的调控

为了应对多变复杂的生长环境,植物进化出了独特的信号机制,几乎每一个器官和组织都能形成高效的信号转导系统。胞间转运是器官、组织或相邻细胞中形态建成的特定发生机制,参与这一运输方式的有转录因子、多肽、小RNA和植物激素。这四类移动分子介导不同的信号转导途径,但是这些移动分子能够产生互作并构成了完整的胞间信号网络。作为一类特殊的蛋白质,转录因子尤其是非细胞自主性转录因子在植物器官形成和发育过程中发挥重要作用。主要概述了植物中的非细胞自主性转录因子以及非细胞自主性转录因子与其他移动分子共同调控植物分生组织发育的机制。     

FGF8在脊椎动物早期胚胎发育中的调控作用

成纤维细胞生长因子8 (fibroblast growth factor 8,FGF8)是成纤维细胞生长因子家族的成员之一,是一种组织发育过程中的重要分泌性调控信号分子,参与脊椎动物的多种组织器官的发生与发育.早期胚胎细胞通过表达FGF8在组织和器官发育、血管发生、血细胞生成、附肢发生和伤口愈合等方面发挥着重要作用.FGF8不但可以在细胞外通过胞内信号通路,而且也可以进入细胞内部发挥生物学功能.本文就FGF8在脊椎动物神经系统、内脏器官、肢体发育及不对称发育等组织、器官发育中的调控作用予以阐述.     

Hippo信号通路生物学作用研究进展

Hippo信号通路是20世纪末在黑腹果蝇中进行基因筛选时发现的,该通路受各种生化、物理和结构信号的影响,调控细胞生长、分化,组织和器官发育以及内环境稳态等基本生物学过程。研究表明Hippo信号通路失调会引起一系列疾病的发生。本文阐述了目前Hippo信号通路在胚胎发育、器官和组织稳态调节、肿瘤的发生发展和细胞自噬等一系列生物学过程以及靶向治疗中的研究进展,其中Hippo信号通路通过细胞自噬来维持机体细胞内环境稳态成为新的研究热点。对该通路的功能和调控机制的深入研究也为组织器官修复再生医学及癌症治疗提供参考。     

BrdU抗体染色技术检测昆虫器官的细胞增殖

BrdU(5-bromo-2'-deoxyuridine)是一种人工合成的核苷酸类似物,常用于标记活体组织的增殖细胞。它的结构类似于胸腺嘧啶,在细胞分裂的S期,可以取代胸腺嘧啶而插入正在复制的细胞DNA中。通过免疫组化手段,用BrdU抗体检测整合在细胞DNA中的BrdU分子,可以反映出细胞周期的活力,即细胞增殖的速率。本文介绍一种优化的BrdU染色流程,用来标记昆虫小器官的细胞增殖速率。通过这种技术,我们重新评估了Dpp信号通路中的转录抑制因子Brinker在翅芽发育过程中调控细胞增殖的作用,发现它并不是以前所认为的在翅囊区是一种生长抑制因子。     

BMP-1及BMP家族在背-腹轴图式形成中的作用

骨形态发生蛋白（bone morphogenetic proteins, BMPs）是一类在发育过程中起重要作用的分子。除BMP-1外,其他BMP分子均属于转化生长因子-β（transforming growth factor-β, TGF-β）/BMP超家族的发育信号分子。在胚胎发育过程中,这些信号分子通过形成浓度梯度对背—腹轴各向异性分化进行调控。它们借助细胞表面受体的识别进行信号传导,参与调控细胞分化、增殖等活动。而BMP-1则属于细胞外基质金属蛋白酶超家族中的Tolloid蛋白酶家族。BMP-1通过水解其他BMP的抑制物（如脊索发生素,Chordin）,达到促进其他BMP信号传导的目的。BMP-1、BMP和Chordin三者通过相互制约与相互促进等一系列作用,在背—腹沿线建立起稳定的BMP信号梯度。本文就BMP浓度梯度的形成及其稳态维持的机制进行回顾与总结。并在此基础上,对各个物种间BMP浓度梯度形成机制的异同,以及可能存在的协同进化进行比较、分析和讨论。     

Dkk1在器官发育及肿瘤发生中的调控作用

Wnt信号通路在脊椎动物的胚胎发育过程中发挥重要作用. Dkk1(Dickkopf1)是Dkk基因家族的成员之一,通过编码一种分泌型的糖蛋白与Wnt信号蛋白竞争细胞表面受体,来维持Wnt信号通路的稳态,从而调控胚胎器官的正常发育. 同时,在人类成体中,Dkk1基因活性的改变与肿瘤、代谢性骨病和骨关节炎等疾病的发生密切相关. 本文对Dkk1在头部、肢、眼和牙齿等器官的胚胎发育过程中的相关分子调控机制以及Dkk1与肿瘤发生的关系进行综述.     

果蝇翅芽特异表达Gal4的筛选及活力检测

筛选并鉴定在果蝇翅芽不同区域特异表达的Gal4,可为以果蝇翅为模型的相关研究提供更多的遗传工具。本研究对Bloomington Drosophila Stock Center (BDSC)未见详细报道的Gal4品系进行筛选，将其中12个候选Gal4品系的雄虫与UAS-GFP基因型的处女蝇分别杂交，检测Gal4在子代幼虫翅芽的表达位置。经筛选重点关注3个Gal4,并以翅芽特异隔间标记物为参照，精确表征Gal4在翅芽的表达部位。结果显示：c563a-Gal4在前隔间翅囊区边缘及部分铰链区表达；c804-Gal4在围绕翅囊的环形区域以及A/P边界的细胞条带处表达；GMR11F02-Gal4在整个翅囊区表达；利用G-TRACE技术对上述Gal4的细胞发育谱系进行追踪，进一步揭示了翅芽发育历程中开启Gal4表达细胞的子代细胞分布区域；同时，通过驱动特定靶基因myc的表达，检测Gal4激活靶基因表达的活力。结果表明，3种Gal4都可以有效激活靶基因myc。其中，GMR11F02-Gal4的活力最强，c563a-Gal4最弱。本研究为翅芽相关研究提供新的遗传工具选项。     

斑马鱼胚胎背腹轴建立的分子机制

脊椎动物胚胎发育起始于体轴的建立,是胚胎早期发育过程中最重要的事件之一。Wnt、BMP、Nodal和FGF等多个信号通路协同调控细胞分化和细胞运动,促进胚胎胚层的形成和空间上的分离,调控胚胎背腹轴、前后轴和左右轴线的分化,为胚胎进一步发育勾勒出蓝图。本文主要综述斑马鱼胚胎背腹轴建立的分子机制,包括背部组织中心简介;母源Wnt/β-catenin信号调控背部组织中心形成的分子机制;BMP信号调控背腹轴建立的分子机制。     

经典WNT信号通路与哺乳动物肺器官发育

肺器官发育是上皮和问充质相互作用的过程,由多条信号通路共同调控。已知经典WNT信号通路对细胞的增殖、凋亡和分化起着重要的调控作用,在小鼠等模式生物上研究发现,它也参与了哺乳动物肺器官发育的调控过程。综述近年来经典WNT信号通路成员在哺乳动物肺器官发育过程中的表达变化、作用功能及表达异常可能诱发的肺部疾病,以期为研究经典WNT信号通路调控人类肺器官发育的分子机制及相关肺部疾病的诊治奠定基础。     

神经元轴突信号调节髓鞘发育的研究进展

神经元轴突外包裹的髓鞘结构对于提高神经元传导速率,维持神经系统稳定性有重要作用。在中枢神经系统中,髓鞘主要由少突胶质细胞形成。成髓鞘过程在内源性和外源性因素的共同调节下进行,神经元轴突信号在这个过程中扮演重要角色。髓鞘发育过程依赖于轴突的促进信号和抑制信号的相互平衡:促进信号包括层粘连蛋白和神经调节素等,神经元电信号能启动并促进髓鞘再生;抑制信号包括细胞黏附分子以及Notch信号。本文综述了一些因子尤其是神经元信号在髓鞘发育中的作用,也讨论了脱髓鞘疾病中神经元如何参与髓鞘再生。这些总结有助于理解髓鞘发育的机制,也有助于脱髓鞘疾病的研究和治疗。     

Smad5双等位基因剔除ES细胞的建立及其初步研究

Smad5是TGF-信号的细胞质内信号转导分子. Smad5的定位剔除导致小鼠胚胎期死亡. 为了进一步研究Smad5在组织器官发育中的功能, 利用同源重组技术获得了Smad5双等位基因剔除的胚胎干(ES)细胞. 首先利用Cre-LoxP系统删除了Smad5中靶ES细胞的抗性基因, 再用相同的打靶载体进行转染, 经Southern杂交筛选获得了Smad5双等位基因剔除的ES细胞. 嵌合体研究的结果表明, Smad5在心脏和神经管的正常发育中可能起重要的作用. Smad5双等位基因剔除ES细胞在裸鼠皮下可以形成畸胎瘤, 并可分化成包括神经细胞、肌肉细胞、软骨细胞、内皮细胞等在内的多种细胞, 因而Smad5双等位基因剔除的ES细胞可用于研究Smad5介导的TGF-信号在多种组织器官发育和ES细胞体外定向分化中的作用.     

EGFR配体生物学效应的多样性

表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）的配体作为一类重要的信号分子参与了细胞功能的调节,并且和机体发育、器官形成、组织修复与稳态维持,以及疾病的发生密切相关。虽然这些信号分子具有序列和结构上的相似性,但由于这些信号分子结构上的细微差异以及它们受体信号传导上的复杂性,造成了这些信号分子（配体）生物学效应的多样性。目前,从结构和机制上,对于单个信号分子的生物学效应已有较为深入的研究,但这些信号分子之间以及信号分子与受体之间的调控网络较为复杂,并且这种调控网络对信号的精细、有序和多样化转导至关重要。本文对EGFR配体的结构及配体生物学效应多样性的分子机制进行回顾,并对未来的研究方向提出展望。     

EGFR配体生物学效应的多样性

表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor, EGFR）的配体作为一类重要的信号分子参与了细胞功能的调节,并且和机体发育、器官形成、组织修复与稳态维持,以及疾病的发生密切相关。虽然这些信号分子具有序列和结构上的相似性,但由于这些信号分子结构上的细微差异以及它们受体信号传导上的复杂性,造成了这些信号分子（配体）生物学效应的多样性。目前,从结构和机制上,对于单个信号分子的生物学效应已有较为深入的研究,但这些信号分子之间以及信号分子与受体之间的调控网络较为复杂,并且这种调控网络对信号的精细、有序和多样化转导至关重要。本文对EGFR配体的结构及配体生物学效应多样性的分子机制进行回顾,并对未来的研究方向提出展望。     

中国科学院生物化学与细胞生物学研究所解析细胞黏附界面的原位结构

正2018年8月27日,PNAS在线发表了中国科学院生物化学与细胞生物学研究所何勇宁研究组的研究论文"Architecture of cell-cell adhesion mediated by sidekicks",解析了细胞黏附分子Sidekick介导的细胞黏附界面的原位结构模型以及可能的调控机制。细胞黏附是细胞相互作用的重要方式之一,广泛参与细胞的生长迁移、组织发育、器官形成     

鸟类仍保留牙齿发生定位的分子机制

众所周知现代鸟类不长牙齿,而其侏罗纪和白垩纪的祖先则长有牙齿,然而,在发育中鸡胚口腔中却残留着牙齿发生的原基,在形态上与哺乳动物臼牙牙原基极为相似,现代鸟类的胚胎组织是否具有牙齿发育的潜能,目前已有不少研究者对这一问题进行了探讨,Kollar和Fisher等人将鸡胚胎下颌靠近口腔面的上皮与小鼠的牙间充质进行组织重组实验,并植入小鼠眼球中作intraocular grafting培养,他们的实验结果表明重组后的组织块可以发育形成牙齿的结构,包括形成成釉细胞（ameloblast),并能分泌釉质,Kollar等认为在进化进程中鸟类牙齿的消失并非由于口腔上皮中有关釉质合成的遗传信息的丢失,而是牙齿发育过程中的组织之间所必须的相互作用（次级诱导）受阻而造成的。Lemus和Fuenzalida等人的实验结果进一步证实了这一结论。他们用鹌鹑胚胎躯体的上皮组织与蜥蚁或兔子的牙间充质重组后,用鸡胚绒毛进行培养,得到了发育很好的牙齿结构,发现鹌鹑的上皮细胞也可以分形成釉质细胞,并分泌牙釉质,Cummings将鹌鹑胚胎的牙上皮组织与小鼠胚胎的牙间充质组织重组后也得到类似的结果。根据小白鼠牙齿发育中已知的调控分子信号通路,我们曾对鸟类不长牙齿的分子机制进行了研究,我们的研究发现鸟类牙组织仍保留与哺乳动物早期牙齿发生相类似的信号通路,能表达相关的基因并产生相应的信号分子,鸟类牙齿发育停滞在牙原基时期的可能原因是Bmp4不在预定牙上皮组织中表达,导致发育信号的传递受阻,因此,鸟类胚胎的牙原基组织是一个很好的实验模型,用于研究上皮与间充质组织之间的相互作用,导致器官发育的分子机制。在本研究中,我们又进一步对鸡胚发育中与牙原基定位的有关分子信号通路进行了研究,研究证实了,与小白鼠的发育相似,在鸡胚发育中,在任何可见的牙齿发生了形态变化出现之前,Pax9作为预定牙间充质的标记基因（Fig.1),利用体外器官培养,组织重组和原位杂交等方法,证实了Pax9在下颚间充质中的定位表达是由其上方上皮中的两种信号分子所决定（Fig.2),其中FGF8诱导Pax9的表达（Fig.3).而BMP4则抑制该表达（Fig.4)。通过这两种信号之间的诘抗作用决定了间充质中Pax9的表达部位,亦即牙原基的发生部位,因此,与小白鼠相似,在鸟类中牙原基的发生部位是由两类具有诘抗作用的信号分子所决定的,本研究结果进一步证实了在鸟类胚胎发育过程中仍保留与牙齿发育有关的早期信号通路。     

Hippo信号通路在乳腺癌中的调控机制及作用

Hippo信号通路是调控器官大小和肿瘤发生发展的关键通路,近年来受到广泛的关注。TAZ/YAP作为哺乳动物中Hippo信号通路两个核心下游效应分子,通过Hippo信号通路依赖性和非依赖性的机制受到细胞内外信号的严密调控。除了参与正常乳腺组织发育,Hippo信号通路还在人乳腺癌细胞的增殖、分化、凋亡、迁移、侵袭、上皮-间质转化和干性维持等多个过程中起着关键性作用。本文总结了Hippo信号通路的调控机制和调节信号,阐述了Hippo信号通路异常在乳腺癌发生发展中的作用,并讨论了其在乳腺癌中作为治疗靶点的临床策略。     

FGF-1及其突变体的研究进展

酸性成纤维细胞生长因子(acid fibroblastgrowth factor,FGF-1)是成纤维细胞生长因子家族重要的成员之一。来源于三个胚层的细胞都能够表达FGF-1,其生物学效应非常广泛,在组织和器官发育、血管发生、血细胞生成、肿瘤发生和伤口愈合等方面发挥着重要作用。FGF-1不但可以在细胞外通过胞内信号通路而且也可以进入细胞内部发挥生物学功能。主要综述FGF-1信号转导方面的研究进展、促细胞增殖作用的可能分子机制以及将来的临床应用前景。     

Notch的结构、功能和相关信号通路

Notch是广泛存在于细胞表面介导细胞间信号传递的一类高度保守的受体蛋白。Notch信号通路是通过细胞间相互作用来调节生物体生长发育的一个十分保守的信号通路。Notch信号通路在脊椎动物和无脊椎动物的发育过程中,对细胞命运的决定、神经系统的发育、器官的形成及体节的发生都有重要的作用。特别是在免疫系统和肿瘤发生中也起着极为重要的作用。目前,Notch信号已经成为发育生物学、细胞生物学、免疫学及血液学等多个领域的研究热点之一。本文就Notch信号通路的组成、调节作用机制及该通路与个体发育之间的联系作一综述。